Гормоны – убийцы

Известие о первом успешном применении инсулина 23 января 1922 г. стало международной сенсацией. Бантинг и его коллеги буквально воскрешали сотни больных диабетом, особенно с тяжелыми формами. Ему писали множество писем с просьбами о спасении от болезни, приезжали к нему в лабораторию. Однако на тот момент существовало еще много недостатков – препарат инсулина был недостаточно стандартизован, средств самоконтроля не было и дозы инсулина приходилось отмерять грубо, на глазок. Поэтому нередко случались и гипогликемические реакции организма, когда уровень глюкозы падал ниже нормы.

Однако усовершенствование инсулина и его внедрение в повседневную врачебную практику продолжались.

Университет Торонто начал продавать различным фармацевтическим компаниям лицензии на производство инсулина, и уже к 1923 г. этот гормон стал доступен всем больным сахарным диабетом.

Разрешение на производство лекарства получили компании «Лили» (США) и «Ново Нордиск» (Дания), которые и сейчас являются лидерами в этой области. Бантингу в 1923 г. университет Торонто присвоил степень доктора наук, он был избран профессором. Также было открыто отделение медицинских специально исследований для Бантинга и Беста, которым назначили высокие персональные оклады.

В 1923 г. Бантингу и Маклеоду была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, которую они добровольно разделили с Бестом и Коллипом.

В 1926 г. ученому-медику Абелю удалось синтезировать инсулин в кристаллическом виде. Через 10 лет датский исследователь Хагедорн получил инсулин пролонгированного (продленного) действия, а еще через 10 лет был создан нейтральный протамин Хагердона, который до сих пор остается одним из самых популярных видов инсулина.

Химический состав инсулина установил британский молекулярный биолог Фредерик Сенгер, получивший в 1958 г. за это Нобелевскую премию. Инсулин стал первым белком, последовательность аминокислот которого была полностью расшифрована.

Пространственное строение молекулы инсулина было установлено с помощью метода рентгеновской дифракции в 1990-х гг. Дороти Кроуфт Ходжкин, которая тоже была удостоена Нобелевской премии.

После получения Бантингом бычьего инсулина проводились опыты с инсулином, полученным из поджелудочных желез свиней и коров, а также других животных (например, китов и рыб).

Молекула человеческого инсулина состоит из 51 аминокислоты. Свиной инсулин отличается от него только лишь одной аминокислотой, коровий – тремя, что не мешает им нормализовать уровень сахара достаточно хорошо. Однако у инсулина животного происхождения есть существенный недостаток – у значительной части больных он вызывает аллергическую реакцию. Поэтому были необходимы дальнейшие работы по усовершенствованию инсулина. В 1955 г. была расшифрована структура человеческого инсулина, и начались интенсивные работы по его выделению.

Впервые это удалось в 1981 г. американским ученым Жильберу и Ломедико. Несколько позже появился инсулин, полученный из пекарских дрожжей методом генной инженерии. Инсулин стал первым из человеческих белков, синтезированным в 1978 г. генетически модифицированной бактерией Е. coli. Именно с него в биотехнологии началась новая эпоха. С 1982 г. американская компания «Генентех» стала продавать человеческий инсулин, синтезированный в биореакторе. Этот инсулин не оказывает аллергизирующего действия на человеческий организм.

История инсулина – одна из самых замечательных историй необыкновенных открытий в фармакологии. Всю важность открытия и синтеза инсулина показывает уже тот факт, что за работы с этой молекулой были присуждены три Нобелевские премии. Сахарный диабет и до настоящего времени продолжает оставаться неизлечимой болезнью, жизнь больным могут спасти только лишь постоянные инъекции волшебного лекарства.

Однако совершенства в производстве инсулина пока не достигнуто, он имеет свои побочные эффекты (например, возникает липодистрофия в местах введения и др.), поэтому деятельность по улучшению или изменению качества синтезируемых инсулинов все еще продолжается.

История создания гормона роста соматотропина

Гормон роста был открыт в 1920-х гг., а получен в кристаллическом виде из гипофиза животных в 1944 г. учеными Лайем и Эвансом.

В 1956 г. был выделен человеческий соматотропин, а в 1958 г. эндокринолог из Новоанглийского медицинского центра в Бостоне Морис Рабен впервые ввел его ребенку, который не рос из-за того, что его организм вообще не вырабатывал этого гормона. Лечение помогло, и ребенок стал расти.

Вскоре этому примеру последовали и другие врачи. Лечение подростков, страдающих недостаточностью гормона роста, стало реальностью. Казалось, это был чудесный выход для детей, которые без этого гормона были обречены стать людьми ниже нормального роста или даже карликами. Однако вскоре разразилась катастрофа.

На тот момент единственным источником получения гормона роста был человеческий мозг – мозг трупов. Для получения всего лишь нескольких капель гормона, которые можно было бы ввести больному ребенку, требовались мозги тысяч мертвецов.

Большей частью трупный материал поступал из Африки. Гормон извлекался из гипофиза, и, поскольку он разрушается при нагревании, на фармацевтических заводах его пастеризовали, а не стерилизовали. В 1980-х гг. сразу у троих детей, получавших гормон роста, развилось редкое вирусное заболевание – болезнь Крейцфельдта – Джейкоба (БКД). Оно характеризуется прогрессирующим слабоумием и потерей контроля над мышцами. В течение примерно 5 лет больной человек погибает.

После обнаружения болезни у детей, получавших гормон роста, распространение лекарства было остановлено. В 1991 г. БКД развилась у семерых детей в США, а по всему миру насчитывалось 50 случаев заболевания, связанных с инъекциями гормона роста. И количество больных может продолжать расти, поскольку болезнь вызывается инфекционным агентом, который до появления симптомов может не давать о себе знать длительное время (до 15 лет).

Поскольку от мозга трупов как источника гормона пришлось отказаться, возникла очень трудная проблема – получение синтетического гормона. Гормон роста – это крупнейший белок, производимый гипофизом и состоящий из 191 аминокислоты.

Создать молекулу такого размера, да еще и в правильном порядке расположить аминокислоты, – практически непосильная задача. Однако в 1980-х гг. появилась новая технология – генная инженерия, позволявшая ученым клонировать белки человеческого тела и получать их в огромных количествах через репродуктивный механизм бактерии Е. coli, весьма распространенной в кишечнике человека. В 1985 г. компания «Генентех», которая ранее успешно клонировала человеческий ген на инсулин, создала второе в истории лекарство на основе рекомбинантной ДНК – соматотропин.

Генно-инженерный гормон роста отличался от своего человеческого аналога одной только аминокислотой. И хотя это небольшое несоответствие никак не отразилось на эффективности препарата при его действии на человеческий организм, оно открыло дверь для конкурентов.

На следующий год базирующаяся в Индианаполисе фармацевтическая компания «Эли Лилли» создала состоящий из 191 аминокислоты новый гормон роста (препарат гуматотроп), который был на 100 % идентичен (физически, химически и биологически) тому, который вырабатывается гипофизом человека. Они обратились за юридической защитой нового лекарства.

Между двумя фармацевтическими компаниями разразилась война, результатом которой было разрешение производить и продавать препарат обеим компаниям, а для всех остальных производителей фармацевтический рынок оказался закрытым. В итоге на сегодняшний день лечение препаратом обходится пациенту от 14 до 30 тыс. долларов в год, что для большинства страдающих дефицитом соматотропина является нереальной ценой.

История препаратов щитовидной железы

Препараты гормонов щитовидной железы относятся к часто используемым в клинической практике лекарственным средствам. Так, например, L-тирок-син, по некоторым данным, принимают ежегодно более 10 млн человек.

Препараты синтетического L-тироксина в мире впервые появились в 1950-х гг. В 1910 г. американскому ученому Эдуарду Келвину Кендаллу фармацевтической фирмой «Парк-Дэвис энд компани» предложили выделить гормон щитовидной железы из ее экстрактов.

Но, узнав о том, что одновременно с ним над этой темой будет работать еще один химик, Кендалл спустя 5 месяцев уволился из этой фирмы и принял предложение создать химическую лабораторию в больнице Cвятого Луки в Нью-Йорке, где продолжил свои работы по выделению гормонов из экстрактов щитовидной железы.

Щитовидная железа выделяет два основных гормона – тироксин и трийодтиронин, оказывающие огромное влияние на все обменные процессы в организме человека.

Первые сырые экстракты из щитовидной железы были получены в конце XIX в. немецким биохимиком Евгением Бауманом.

В 1913 г. Кендаллу удалось добиться повышения концентрации гормонов в экстрактах щитовидной железы в 100 раз, и терапевтическая эффективность этих экстрактов вскоре была показана на больных с гипотиреозом и кретинизмом. Однако в больнице Cвятого Луки работы ученого не были вначале оценены по достоинству, и в 1914 г. Кендалл поступил в исследовательскую лабораторию клиники Мейо в Рочестере. Там он продолжил изучение щитовидной железы, пытаясь выделить в чистом виде ее биологически активные гормоны. Удача пришла случайно: приготовив спиртовую вытяжку щитовидной железы, он забыл ее в лаборатории, а через несколько часов, когда спирт испарился, остался, как он потом выяснил, чистый гормон щитовидной железы в кристаллическом виде. В 1927 г. Гаррингтон и Бэргер впервые осуществили его синтез, в 1949 г. Хэйльмерс и сотрудники открыли физиологическую L-форму тироксина.

Затем в 1951 г. был открыт второй гормон щитовидной железы – трийодтиронин. В 1970 г. Брэверман, Штерлинг и другие открыли превращение тироксина в трийодтиронин, что послужило основой к преимущественному использованию в последующем монотерапии синтетическим L-тироксином.

До этого длительное время (более 100 лет) в клинической практике использовались препараты высушенных щитовидных желез крупного рогатого скота, которые состояли преимущественно из тиреоглобулина, а также йодтиронинов и йода в различных пропорциях. В России аналогом подобных препаратов являлся тиреоидин.

Их основными недостатками были ненадежная стандартизация, слишком высокое содержание йода, переход форм гормонов, входящих в состав препарата, при длительном хранении (что снижало эффективность лечения), возможность образования антител к животному белку и развития серьезных аллергических реакций. Кроме того, препараты, полученные из органов убойного скота, несут опасность передачи вирусоподобных частиц – прионов (подобных или идентичных возбудителям болезни Крейфельдс – Якоба). Именно поэтому было важной задачей решить проблему синтетического получения гормонов щитовидной железы, которые назначаются либо для заместительной, либо для супрессивной терапии.

История открытия адреналина

В 1894 г. Джордж Оливер и Эдвард Шэфер продемонстрировали вазоконстрикторный (сосудосуживающий) и прессорный эффект вытяжки из надпочечников. Джордж Оливер, врач из Харрогейта, использовал все свое свободное время для проведения экспериментов, сам разработал оборудование, которое затем применял для исследований. Оливер использовал сконструированный им прибор для измерения толщины лучевой артерии.

Материалом для получения экстракта мозгового вещества надпочечников служили надпочечники убитого скота, а объектом исследования и первым испытателем был его маленький сын.

В ходе экспериментов Оливер обнаружил сужение лучевой артерии после инъекции вытяжки надпочечников овец, о чем сообщил лондонскому профессору Шэферу. Тот сначала скептически отнесся к результатам Оливера.

Врач настаивал на демонстрации эксперимента и продолжал убеждать профессора в истинности своих выводов. В конце концов Шэфер разрешил ввести собаке в вену привезенное Оливером вещество, и, к его удивлению, сразу же после введения экстракта животному уровень ртути на манометре стал подниматься – препарат работал.

Дальнейшие исследования они проводили совместно, и к 1895 г. Оливер и Шэфер уже имели в своем распоряжении водный, спиртовой и глицериновый растворы экстракта надпочечников, обладавшие вазоконстрикторным и прессорным эффектами. В том же году исследователи впервые приготовили экстракты надпочечников больных аддисоновой (бронзовой) болезнью. Было выяснено, что в этих экстрактах отсутствует прессорная субстанция, обнаруженная ранее в нормальной железе.

В 1897 г. Джон Абель выделил адреналин в чистом виде из надпочечников овец и сообщил о получении активного вещества, которое способно быстро повышать кровяное давление и частоту сердечных сокращений, улучшать проходимость дыхательных путей. Абель опубликовал результаты своих экспериментов, а полученное вещество назвал «эпинефрин».

Абель не подал патентной заявки на открытие и применение препарата, что послужило в дальнейшем поводом к спорам о первооткрывателе адреналина. Вслед за Абелем в 1900 г. технологию получения активного вещества мозгового слоя надпочечника разработал Джокичи Такамине, который описал химическую формулу вещества и дал ему название «адреналин». Он-то и получил патент США на изготовление препарата. Впрочем, Абель не пытался в судебном порядке отстаивать свои права, лишь в статьях в научных журналах выражал свое возмущение. Хотя он и признавал, что Таккамине выделил кристаллическую форму вещества, однако считал, что это вещество не является чистым и химическая формула не верна.

Его предположения подтвердились – полученная Такамине формула была не совсем правильной, а первый коммерческий препарат одной из фармацевтических фирм США представлял собой смесь адреналина с норадреналином. Но и сам Абель выделил не гормон в чистом виде, а скорее его бензольное производное. В 1900 г. немецкий ученый Отто фон Фюрт опубликовал сообщение о своем препарате, выделенном из экстракта надпочечников, – супраренине.

Методиками фон Фюрта удавалось получить достаточно стойкое и обладающее сильными физиологическими эффектами вещество. Абель после открытия супраренина занялся исследованиями различий между ним, адреналином и эпинефрином. Следующий исследователь – Томас Олдрич – в 1902 г. определил более правильную формулу адреналина и дал подробную характеристику структуры адреналина и норадреналина. Пока ученые занимались выяснением эффектов полученных веществ, препарат выпускался и поступал в продажу под различными названиями.

В России впервые выпустил препарат под маркой «Адренал-Пель» профессор и бизнесмен А. В. Пель. За ним последовали фирма «Ферейн» и другие компании. Адреналин набирал обороты. За рубежом производством адреналина занялись как известнейшие производители лекарств, так и мелкие, почти кустарные лаборатории.

Врачи не уступали фармацевтам – новым препаратом пытались лечить чуть ли не любые болезни. Н. П. Тринклер, например, сделал доклад о лечении подкожными впрыскиваниями адреналина раковых опухолей; и это не единственный пример.

В результате на фармацевтический рынок в огромных количествах поступали препараты адреналина под различными торговыми названиями.

Эти препараты часто не проходили клинических испытаний и значительно отличались между собой по действию на организм. Конечно, не обошлось без печальных последствий, так как адреналин обладает массой нежелательных эффектов, которые не были еще изучены полностью при налаженном производстве лекарства.

Кроме того, выпускаемые фармацевтическими фирмами препараты часто не имели нужного терапевтического эффекта, что объяснялось отчасти недостаточно тщательным изготовлением, а отчасти плохим качеством посуды и растворов, употребленных при разливании экстракта.